microbik.ru
1


ПРОИЗВОДСТВО ВОДОРОДА

ВОПРОС : как можно получить водород в домашних условиях ?

ОТВЕТ : Алюминий с раствором едкого натра (средство для чистки труб "Крот") , или едкого калия .

Насчёт реакции гидрооксида натрия с алюминием получающийся продукт реакции не ядовит ? ! При реакциях кислот с металлами помимо водорода и солей выделяются ядовитые пары . Алюминат натрия не ядовит в общпринятом смысле , но щелочность раствора высокая и руки туда совать не надо . В воду можно добавить едкий калий или натрий .

При реакции алюминия со щелочами выделяется практически чистый водород . При реакции кислот с металлами водород может содержать токсичные газы , если метал содержит ощутимые примеси мышьяка , фосфора , серы , сурьмы . Если вы возьмёте обычные гвозди с серной кислотой , то тоже будет выделяться практически чистый водород , все примеси обычно удаляются при плавке стали .

Водород можно получить электролизом воды с солью . Реакция такова : 2H2O + 2NaCl = H2 + 2NaOH + Cl2.
Я сделал дома такую вот установку : http://blogs.mail.ru/mail/zigus18/ - там вверху фотка . Использовал автомобильный аккумулятор 12V 7A . Также с неё можно не только водород делать но и NaOH .

Использовть можно адаптер от допотопной приставки .
NaOH делать не пытайся -- выделяющийся хлор будет с ней взаимодействовать , примеси там дополнительные будут ...

А для того , чтобы получить хотя бы относительно чистый раствор , электричества уйдет очень много , не говоря уже о времени . Конечно NaOH именно электролизом и получают , но это в заводских условиях .
А чернота – это графитовый электрод разрушается .
Можно сделать прикол -- ткнуть в раствор соли с добавкой шампуня электроды (анод должен быть графитным) близко друг к другу . При электролизе от электродов всплывают пузыри хлора и водорода . Если поджечь их , раздастся оглушительный хлопок . Он безопасен , но может выплеснуть немного раствора . И главное нужно разделить анодное и катодное пространство , например стеклотканью там немного хлороводорода получается .

Молекулярный водород расценивается как перспективное топливо будущего , заманчиво организовать его получение так , чтобы при этом использовалось два возобновляемых ресурса – вода и солнечный свет . Для получения водорода требуется эффективный катализатор , который должен быть прикреплен к светоулавливающим частицам . Желательно , чтобы для катализатора не использовались такие дорогие металлы как платина , наиболее перспективными катализаторами могут являться ферменты .

В ходе исследования было обнаружено , что платиновые катализаторы могут быть успешно заменены на ферменты гидрогеназы , в активных центрах которых находятся никель и железо . Однако эти гидрогеназы могут ингибироваться выделяющимся при их работе кислородом и водородом . Вместо использования этих гидрогеназов исследователи из группы Армстронга использовали селенсодержащие гидрогеназы , которые более толерантны к действию кислорода и водорода , а также могут прочно связываться с диоксидом титана .

Новая каталитическая система была помещена в водный буферный раствор , служивший источником электронов и протонов . При освещении полученной суспензии светом выделяется водород .

Учёные планируют ввести в систему катализатор окисления кислорода воды для одновременного получения Н2О2 в рамках одной системы .

ПОЛУЧЕНИЕ Н2 ВО ВСЁМ МИРЕ

Паровая конверсия метана

В настоящее время данным способом производится примерно половина всего водорода . Водяной пар при температуре 700° − 1000° Цельсия смешивается с метаном под давлением в присутствии катализатора . Себестоимость процесса = $ 5 за килограмм водорода . В будущем возможно снижение цены до $ 2.5 , включая доставку и хранение .

Газификация угля

Старейший способ получения водорода . Уголь нагревают при температуре 800°-1300° Цельсия без доступа воздуха . Первый газогенератор был построен в Великобритании в 40-х годах XIX века . США предполагают построить электростанцию по проекту Future Gen , которая будет работать на продуктах газификации угля . Электричество будут вырабатывать топливные элементы , используя в качестве горючего водород , получающийся в процессе газификации угля .

В декабре 2007г была определена площадка для строительства первой пилотной электростанции проекта Future Gen . В Иллинойсе будет построена электростанция мощностью 275 мВт . Общая стоимость проекта = $ 1.2 млрд . На электростанции будет улавливаться и храниться до 90% СО2 .

Себестоимость процесса = $ 2.5 за килограмм водорода . В будущем возможно снижение цены до = $ 1.5 , включая доставку и хранение .

Из биомассы

Водород из биомассы получается термохимическим или биохимическим способом . При термохимическом методе биомассу нагревают без доступа кислорода до температуры 500°-800° (для отходов древесины) , что намного ниже температуры процесса газификации угля . В результате процесса выделяется H2 , CO , CH4 . Себестоимость процесса = $ 7 за килограмм водорода . В будущем возможно снижение до = $ 3 .

В биохимическом процессе водород вырабатывают различные бактерии , например Rodobacter speriodes .

Возможно применение различных энзимов для ускорения производства водорода из полисахаридов (крахмал и целлюлоза) , содержащихся в биомассе . Процесс проходит при температуре = 30° Цельсия при нормальном давлении . Себестоимость водорода = $2 за кг .

Из мусора


Разрабатываются различные новые технологии производства водорода . Например в октябре 2006г Лондонское Водородное Партнёрство опубликовало исследование о возможности производства водорода из муниципального и коммерческого мусора . Согласно исследованию в Лондоне можно ежедневно производить 141 тонну водорода как пиролизом так и анаэробным сбраживанием мусора .

Из муниципального мусора можно производить 68 тонн водорода .

141 тонны водорода достаточно для работы 13750 автобусов с двигателями внутреннего сгорания , работающими на водороде . В Лондоне в настоящее время эксплуатируется более 8000 автобусов .

Химическая реакция воды с металлами


В 2007го Университет Purdue (США) разработал метод производства водорода из воды при помощи алюминиевого сплава .

Сплав алюминия с галлием формируется в пеллеты . Пеллеты помещают в бак с водой . В результате химической реакции производится водород . Галлий создаёт вокруг алюминия плёнку , предотвращающую окисление алюминия . В результате реакции создаётся водород и оксид алюминия .

Из одного фунта алюминия можно получать более 2 кВт/ч энергии от сжигания водорода и более 2 кВт/ч тепловой энергии во время реакции алюминия с водой .

В будущем при использовании электроэнергии атомных реакторов 4-го поколения , себестоимость водорода получаемого в ходе реакции станет эквивалента цене бензина = $ 3 за галлон .

Автомобиль среднего размера с двигателем внутреннего сгорания с 350 фунтами (158 кг) алюминия на борту может проехать 350 миль (560 км) . В будущем стоимость поездки составит всего = $ 63 , включая стоимость восстановления оксида алюминия на атомной электростанции 4-го поколения .

Из энергии солнца


Швейцарская компания Clean Hydrogen Producers (CHP) разработала технологию производства водорода из воды при помощи параболических солнечных концентраторов . Площадь зеркал установки = 93 м2 . В фокусе концентратора температура достигает 2200°С . Вода начинает разделяться на водород и кислород при температуре более 1700° С .

За световой день = 6.5 часов (6,5 кВт·ч/кв.м.) установка CHP может разделять на водород и кислород = 95 литров воды . Производство водорода составит 3800 кг в год (около 10.4 кг в день) .

Израильский Weizmann Institute of Science в 2005г испытал технологию получения окисленного цинка в солнечной башне . Оксид цинка в присутствии древесного угля нагревался зеркалами до температуры = 1200 °С на вершине солнечной башни . В результате процесса получался чистый цинк . Далее цинк можно герметично упаковать и транспортировать к местам производства электроэнергии . На месте цинк помещается в воду , в результате химической реакции получается водород и оксид цинка . Оксид цинка можно ещё раз поместить в солнечную башню и получить чистый цинк .

Технология прошла испытания в солнечной башне канадского Institute for the Energies and Applied Research .

Домашние системы производства водорода


Вместо строительства водородных заправочных станций водород можно производить в бытовых домашних установках из природного газа или электролизом воды . Установка (фирмы Honda) в бытовых условиях производит водород из природного газа . Часть водорода используется в топливных элементах для производства тепловой и электрической энергии для дома . Оставшаяся часть водорода используется для заправки автомобиля .

Британская компания ITM Power Plc разработала и испытала в 2007г бытовой электролизёр для производства водорода . Водород производится ночью , что позволит сгладить пики потребления электроэнергии . Электролизер мощностью 10 кВт производит из воды водород и хранит его под давлением 75 бар .

Произведённого водорода досточно для 40 км пробега битопливного (водород/бензин) Ford Focus . Компания планирует начать производство бытовых электролизеров в начале 2008г . ITM Power уже достигла уровня себестоимости электролизеров = $ 164 за 1 кВт .

История исследований в России


В СССР первые публикации о топливных элементах появились в 1941 году . Первые исследования начались в 60-х годах . РКК «Энергия»1966 года) разрабатывала PAFC элементы для советской лунной программы . С 1987г по 2005г «Энергия» произвела около 100 топливных элементов , которые наработали суммарно около 80000 часов .

Во время работ над программой «Буран» , исследовались щелочные AFC элементы . На «Буране» были установлены 10 кВт топливные элементы .

В 70-80 годы «Квант» совместно с рижским автобусным заводом «РАФ» разрабатывали щелочные элементы для автобусов . Прототип автобуса на топливных элементах был изготовлен в 1982 году .

В 1989г « Институт высокотемпературной электрохимии » (Екатеринбург) произвёл первую SOFC установку мощностью 1 кВт .

В 1999г Авто ВАЗ начал работы с топливными элементами . К 2003 году на базе автомобиля ВАЗ-2131 было создано несколько опытных экземпляров . В моторном отсеке автомобиля располагались батареи топливных элементов , а баки со сжатым водородом в багажном отделении , то есть была применена классическая схема расположения силового агрегата и топливных баков-баллонов . Разработками водородного автомобиля руководил Мирзоев Г. К.

В 2003г было подписано Генеральное соглашение о сотрудничестве между Российской академией наук и компанией "Норильский никель" в области водородной энергетики и топливных элементов . Это привело к учреждению в 2005 году Национальной инновационной компании «Новые энергетические проекты» , которая в 2006г произвела резервную энергетическую установку на основе ТЭ с твёрдым полимерным электролитом мощностью 1 кВт .

Над созданием образцов электростанций на топливных элементах работают Газпром и федеральные ядерные центры РФ . Твердооксидные топливные элементы , разработка которых сейчас активно ведётся , появятся видимо в 20102015 годах .